DESAIN DAN ANALISIS TEGANGAN SISTEM PERPIPAAN MAIN STEAM (HIGH PRESSURE) PADA COMBINED CYCLE POWER PLANT

Muhammad Mahfud, Djoeli Satrijo, Toni Prahasto, Jl Sudharto, Tembalang-Semarang
2016 Jurnal Teknik Mesin S-1   unpublished
Abstrak Pada pembangkit listrik untuk mengalirkan uap dari Heat Recovery Steam Generator (HRSG) menuju turbin, maka diperlukan perpipaan sebagai media penyalur uap. Melihat pentingnya peranan pipa dalam operasi pembangkit maka diperlukan suatu analisis tegangan dalam perancangan yang mengacu pada code ASME B31.1. Kondisi uap yang dialirkan bertemperatur sebesar 535 0 C pada kondisi operasi maksimum dan tekanan maksimum sebesar 47 bar menuju turbin uap high pressure. Analisis yang dilakukan
more » ... unakan software analisa tegangan pipa berbasis metode elemen hingga dengan elemen garis yaitu pada beban sustain, ekspansi termal dan occasional (akibat pengaruh aliran uap terhadap belokan dan percabangan pipa). Dari hasil analisis yang dilakukan terdapat nilai tegangan pada beban sustain sebesar 24,482 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 42,9%, pada beban ekspansi termal sebesar 95,301 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 48,4%, dan beban occasional sebesar 24,590 MPa dengan rasio terhadap tegangan ijin 37,4%. Tegangan tertinggi terdapat pada percabangan tee 45 0 akibat tekanan internal dan kombinasi gaya serta momen dari sistem perpipan, namun tegangannya masih dalam batas di bawah tegangan ijin code. Untuk menurunkan tegangan pada tee 45 0 bisa dilakuan dengan metode reinforcement. Didapat hasil tegangan setelah dilakukan reinforcement yaitu pada beban sustain sebesar 21,002 MPa dengan rasio 36,8% dan beban occasional sebesar 21,101 MPa dengan rasio 32,1%. Selain itu dilakuan pula pengecekan menggunakan software lain dengan elemen volume yang didapatkan hasil tegangan equivalent sebesar 55,572 MPa dari beban sustain dan 56,1 MPa dari beban occasional. Disimpulkan bahwa tegangan yang terjadi masih berada di bawah tegangan ijin code, sehingga sistem perpipaan dapat dikatakan aman. Kemudian dilakukan simulasi dinamis dengan Eigensolver untuk mengetahui modus getar dan frekuensi pribadi sistem perpipaan. Didapatkan frekuensi sebesar 48,0815 Hz pada mode ke 13 yang mendekati frekuensi turbin 50 Hz. Tampak perilaku dinamis pipa di dekat turbin yang bergerak arah vertikal sumbu Y. Kata Kunci: beban sustain; beban ekspansi termal; beban occasional; tegangan equivalent Abstract For distributing steam on combined cycle power plant from Heat Recovery Steam Generator (HRSG) to steam turbine, piping is needed for operational. The important thing abaout piping, so it's necessary to analysis the stress of piping design which hold the rule of code ASME B31.1. The condition of steam has high temperature on 535 0 C dan maximum pressure on 47 bar. Analysis the stress of piping system using finite element software with beam elemen that case on sustain load, thermal expansion load and occasional load which caused by the force of steam stream on the pipe fittings. On this result, there are stress values 24,482 MPa with ratio 42,9%, on sustain load, 95,301 MPa with ratio 48,4% on thermal expansion load, and 24,590MPa with ratio 37,4% on occasional load. The most hight stress on tee 45 0 that caused by internal pressure, forces and moments from piping system. For reducing tee 45 0 can use reinforcement method. After using reinforcement method, there are stress results 21,002 MPa with ratio 36,8% on sustain load and 21,101 MPa with ratio 32,1% on occasional load. Then, tee 45 0 was checked by other finite element software with volume element. The result of equivalent stress is 55,572 MPa from sustain load and 56,1 MPa from occasional load. The conlusion that the stress' below to allowable stress of code, so the piping system is safe.Then, dynamic simulation with Eigensolver finds mode and natural frequency of piping system. There is 48,0815 Hz as natural frequency on 13th mode which it nears 50 Hz on turbine frequency. From the view simulation, there is movement on piping that nears on turbine to vertical direction.
fatcat:k5hhiinfgbalho363ehznmiqiu